資源簡介

(共39張PPT)
第四章 第三節
電解原理的應用
學習目標
1、認識電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，會寫其電極反應式及總反應式
2.學會電解的有關計算，特別是守恒法的應用。
(2)生成物H2和Cl2混合有什么危險？
(1) Cl2接觸NaOH溶液會反應，反應方程式：
Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O
混合遇火或強光能反應
使用離子交換膜將池分開
陽極：2Cl- -2e- =Cl2 陰極：2H2O +2e- =H2 ＋2OH－
總反應：2NaCl+2H2O==Cl2 +H2 +2NaOH
離子反應：2Cl- +2H2O==Cl2 +H2 +2OH-
電解
電解
用惰性電極電解NaCl溶液
(3)如何不讓生成物H2和Cl2混合
復習舊知：
電解原理
陽極：2Cl- - 2e- = Cl2↑
陰極：2H2O +2e- =H2 ＋2OH－
總反應：
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣）
一、氯堿工業
增強溶液導電性
補充Na+ 和 Cl－
氫氣燒堿出陰極，
氯氣陽極兩相隔。
氯堿工業規律：
Cl2 H2
Na+
淡鹽水
NaOH溶液
1.生產設備名稱：陽離子交換膜電解槽
陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。
c、平衡電荷，形成閉合回路；
d、避免Cl－進入陰極區導致制得的NaOH不純。
2.陽離子交換膜的作用：
a、防止Cl2和H2混合而引起爆炸
b、避免Cl2與NaOH反應生成NaClO影響NaOH的產量。
離子交換膜的分類及應用
知識拓展：
3.電解飽和食鹽水的產物的檢驗方法
奧運金牌是純銀鍍金，按照規定，鍍金不低于6克；銀牌則是百分之百純銀，銅牌中95%-98%的成分為銅，再加上一部分鋅。預計6000枚奧運獎牌將會用去超過1噸的黃金和白銀。
思考：制作奧運金牌時，如何純銀上鍍金？
【導】
請寫出陰陽兩極的電極反應式：
陽：Cu - 2e— = Cu2+
陰：Cu2+ + 2e— = Cu
①陽極的銅質量減輕;
分析兩極、水溶液中的現象：
②陰極的鐵增重，表面均勻覆蓋一層紅色固體物質;
③溶液的顏色始終無變化（原因：Cu2+ 濃度不變）。
1 定義：
利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過程。
2 目的：
4 特點：
3 電鍍材料的選擇：
陰極——鍍件
電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液
陽極——鍍層金屬
使金屬增強抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。
陽極本身參加電極反應；電解質溶液的濃度保持不變(電鍍液的組成及酸堿性保持不變)。
二、金屬電鍍
●一增(陰極有鍍層金屬沉積)，一減(陽極有鍍層金屬溶解)，一不變(電鍍液濃度)，陰、陽質量變化要相等。
●鍍層陽極待鍍陰，鍍層離子溶液跟。我與電解共原理，濃度不變要記得。
電鍍規律：
電鍍擺件及電鍍金杯
電鍍車間
三、電解精煉銅
1、含義：
利用電解原理將粗銅中的雜質(如鋅、鐵、鎳、銀、金等)除去，以獲得電解銅(含Cu的質量分數達99．95％～99．98％)的過程。
2、目的：
制得電解銅，以增強銅的導電性
陽極： Zn－2e－＝Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+
Ni－2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ Ag、Au
陰極：Cu2+＋2e－＝Cu
陽極：粗銅 (Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、Au等)
陰極：純銅
電解液： CuSO4溶液（或CuCl2）
電解精煉銅后CuSO4溶液的濃度略有減小
陽極泥
3.原理：
陽極泥：陽極上活潑性比銅差的金屬不能失電子，而是以單質形式沉積于陽極底部，成為陽極泥，這樣就可以提煉金、銀等貴重金屬。
陽極泥成分判斷：活潑性<精煉的金屬
略減小
【思考】電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？
陰極增重與陽極減重相等嗎？
不相等
電解精煉規律：“兩不等”
電解質溶液濃度在電解前后不相等；
陰極增加的質量和陽極減少的質量不相等。
銅精煉陽極爐車間
鎳鐵精煉爐
電解精煉銅
1. 金屬冶煉的本質：
使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來，電解法用于冶煉活潑金屬冶煉鈉、鈣、鎂、鋁這些金屬
四、電冶金
2NaCl (熔融) 2Na + Cl2↑
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2↑
2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2↑
電解
冰晶石
電解是最強有力的氧化還原手段
助熔劑：冰晶石(Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點
(1)電解法制鈉、鉀、鎂、鋁時不能電解含有這些金屬陽離子的水溶液。
(2)工業上用電解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg；用電解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。
（由于AlCl3是共價化合物，無法導電）
2. 注意：
要點闡述
(1)若裝置中無外加電源，則該裝置可能為原電池，然后根據原電池的構成條件進行分析判斷。
(2)若裝置中有外加電源，且兩電極插入電解質溶液中并構成閉合回路，則該裝置為電解池或電鍍池，電解質溶液中含有陽極金屬離子的即為電鍍池，否則為一般電解池。
（3）多池組合（有多個電化學裝置直接連接時）判斷：
①有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池 。
②無外電源：其中金屬活動性相差最大的裝置作原電池（自發氧還），其余裝置作電解池。
1．原電池、電解池、電鍍池的判斷方法
①原電池中負極金屬活動性強于正極金屬活動性。
②電解池的陽極上先放電的陰離子的還原性強于后放電的陰離子的還原性。
③電解池的陰極上先放電的陽離子的氧化性強于后放電的陽離子的氧化性。
(4)根據裝置判斷金屬或陰、陽離子的活動性
要點闡述
電鍍銅與精煉銅的比較
電鍍銅 精煉銅
能量轉變 電能轉化為化學能 電能轉化為化學能
陽極材料 純銅 粗銅(含鋅、銀、金等雜質)
陰極材料 鍍件 純銅
陽極反應 Cu－2e－=Cu2＋ Zn－2e－=Zn2＋
Cu－2e－=Cu2＋等
陰極反應 Cu2＋＋2e－=Cu Cu2＋＋2e－=Cu
電解質溶液 及其變化 硫酸銅溶液 濃度保持不變 反應后硫酸銅溶液中混有Zn2＋等，
Cu2＋濃度減小
電解池 電解精煉池 電鍍池
定義
形成 條件
電極 名稱
電極 反應
將電能轉變成化學能的裝置。
應用電解原理將不純的金屬提純的裝置。
應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。
①兩電極接直流電源
②電極插人電解質溶液
③形成閉合回路
①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極
②電解質溶液須待提純金屬的離子
①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極
②電鍍液須含有鍍層金屬的離子
陽極：電源正極相連
陰極：電源負極相連
陽極：不純金屬；
陰極：純金屬
陽極：鍍層金屬；
陰極：鍍件
陽極：氧化反應
陰極：還原反應
陽極：氧化反應
陰極：還原反應
陽極：氧化反應
陰極：還原反應
原電池 電解池 電鍍池
定義 將化學能轉化成電能的裝置 將電能轉化成化學能的裝置 應用電解原理在某些金屬表面鍍一層其他金屬(或合金)的裝置
裝置舉例
形成條件 ①活潑性不同的兩電極； ②電解質溶液(電極插入其中，并能與電極發生自發的氧化還原反應)；③形成閉合回路 ①兩電極接直流電源； ②兩電極插入電解質溶液中；③形成閉合回路 ①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極；
②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子(電鍍過程濃度不變)
電極名稱 負極：氧化反應，金屬或氫氣等還原性物質失電子； 正極：發生還原反應，溶液中陽離子或氧氣等氧化學物質得電子 陽極：發生氧化反應，溶液中的陰離子或金屬電極失電子； 陰極：發生還原反應，溶液中的陽離子得電子 陽極：金屬失電子；
陰極：電鍍液中鍍層金屬陽離子得電子(水電離產生的H＋及OH－一般不放電)
電子流向
原電池 電解池 電鍍池
帶電離子移動移動方向 陽離子→正極 陰離子→負極 陽離子→陰極 陰離子→陽極 陽離子→陰極
陰離子→陽極
是否自發 自發 非自發 非自發
主要應用 ①金屬電化學腐蝕 ②制造化學電源 ①氯堿工業 ②電冶金 ③電解精煉銅 ④電鍍 鍍銅/銀/鎳/金
1、三個計算原則
（1）陽極失去的電子數等于陰極得到的電子數。
（2）串聯電池中各電極上轉移的電子數目相等。
（3）電源輸出的電子總數和電解池中各電極上轉移的電子數目相等。
五、電化學的有關計算
2、三種常見計算方法
如以通過為橋梁可構建如下關系式：
3.某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發生了偏轉。
請回答下列問題：
(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應式為____________________________________。
原電池
CH3OH－6e－＋8OH－=== ＋6H2O
解析　甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負極，電極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－=== ＋6H2O。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為______(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，總反應式為_______________________________________。
陽極
4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
解析　乙池中電解AgNO3溶液，其中C作陽極，Ag作陰極，總反應式為4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3。
(3)當乙池中B極質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為_____mL(標準狀況下)，丙池中____極析出______g銅。
280
D
1.60
(4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”)。
減小
增大
例.三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。
思考：離子交換膜作用？
1.特定離子的回收再利用
2.分離兩種物質
如果將膜去掉會有什么影響？
（1）B口和C口產物分別是什么？
（2）A口產物和D口產物分別是什么？
（3） 如何得到的A、D兩口的產物？
【拓展延伸】
雙離子交換
考點
電極
溶液
外電路
電極判斷、電極反應書寫、產物
離子移動、pH變化、濃度變化
電流方向、電子移動、電子數目
離子交換膜
分離
提純
制備
防止副反應
如何完成有離子交換膜的電解應用題的解答？
定電極
析溶液
膜類型
出產物
【歸納總結】
電解原理應用的易錯易混點:
(1)電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，因此電鍍液的濃度保持不變。精煉銅時由于陽極發生多個反應，陰極增重質量不等于陽極減少的質量，并且溶液中c(Cu2＋)減小。
教材閱讀 想一想自學教材“2. 電鍍”。
思考:電鍍銅和電解精煉銅時所用的電解質溶液中都含有Cu2+,通電一段時間后,電解質溶液中的c(Cu2+)分別如何變化
提示 電鍍銅時,c(Cu2+)不變;而電解精煉銅時,c(Cu2+)減小。
(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液(　　)
(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(　　)
(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)均保持不變(　　)
(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3(　　)
(5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(　　)
(6)用Zn作陽極，Fe作陰極，ZnCl2作電解質溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅(　　)
√
×
×
×
√
×
1、工業上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO4。電解時應以 作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會 ，
陽極反應式為 ，總電解反應式為 。
Fe
增大
MnO42-→MnO4- + e-
2K2MnO4+2H2O === 2KMnO4+2KOH+H2↑
通電
課堂鞏固
課堂鞏固
2.某同學設計一個燃料電池(如下圖所示)，目的是探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。
(1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負極”)，負極的電極反應式為： 。
(2)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中反應一段時間，硫酸銅
溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
負極
H2－2e－＋2OH－===2H2O
減小
3.將含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的水溶液1 L，用惰性電極
電解一段時間后，在一個電極上得到0.3 mol Cu，另一個電極上
析出氣體在標準狀況下的體積為(　　)
A．4.48 L　　　　　　　　　 B．5.6 L
C．6.72 L D．13.44 L
課堂鞏固
4.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（ ）
（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）
A.陽極發生還原反應，其電極反應式： Ni2+ + 2e— = Ni
B.電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等
C.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+ 和Zn2+
D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt
D
課堂鞏固
5.某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字會出現紅色字跡。則下列敘述正確的是( )
鉑片 濾紙 鉛筆
祝你成功
a
b
直流電源
A.鉛筆端作陽極，發生還原反應
B.鉑片端作陰極，發生氧化反應
C.鉛筆端有少量的氯氣產生
D.a點是負極，b點是正極
D

展開更多......

收起↑